專利名稱：微生物水凈化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用微生物處理的有效方法，并提供一種實(shí)施該方法用的，制造費(fèi)用小，緊湊而操作簡(jiǎn)便的裝置，該裝置特別適于用標(biāo)準(zhǔn)組件制造。
該任務(wù)從方法上這樣來(lái)解決將水依次用力學(xué)方法分離出固體物，在固定床反應(yīng)器中用微生物脫硝，富集氧，以及在另一固定床反應(yīng)器中用微生物進(jìn)行硝化。
借用力學(xué)法分離出固體物，將雜質(zhì)以不溶于水的形式從水中除去，使之避開(kāi)了微生物法水凈化級(jí)，從而提高它的效率。在缺氧條件下進(jìn)行微生物脫硝時(shí)，水中所含的硝酸鹽變成氣態(tài)氮，水中的硝酸鹽含量隨之減少。這種處理在溢流式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行是很有效的。接著富集合氧的水，這對(duì)在另一固定床反應(yīng)器中，于需氧條件下進(jìn)行極為有效的微生物硝化創(chuàng)造了先決條件。在微生物硝化時(shí)，由于含氮生物物質(zhì)分解而生成的氨經(jīng)由亞硝酸鹽而氧化成硝酸鹽。于是，水中所含有的含氮化合物總的來(lái)說(shuō)發(fā)生了有效的分解。在有效進(jìn)行了微生物硝化之后，可將水以分流形式循環(huán)進(jìn)行微生物脫硝，以使含硝酸鹽的水有利地再循環(huán)。
按本發(fā)明的微生物處理水的裝置，有一個(gè)將水以高壓經(jīng)進(jìn)水口輸入其中的沉淀室;一裝在沉淀室上方供微生物脫硝用的向上貫流的溢流式第一固定床反應(yīng)器;一個(gè)位于第一固定床反應(yīng)器上方并與一個(gè)噴水器相連通的泄水槽，該噴水器裝在構(gòu)成生物濾池進(jìn)行微生物硝化的第二固定床反應(yīng)器上方;以及一個(gè)位于第二固定床反應(yīng)器下方并裝有排水口的集水池。在使用該裝置進(jìn)行微生物水處理之前，先在沉淀室中借沉淀作用進(jìn)行一種制造費(fèi)用低而極為有效的力學(xué)法固體物分離。用裝在第二固定床反應(yīng)器上方的噴水器進(jìn)行噴水，將水以不連續(xù)的水流進(jìn)行分配，脫除氮、二氧化碳和溶于水的其它氣體，并以費(fèi)用低的方法富集氧。微生物脫硝級(jí)的固定床反應(yīng)器向上貫流，而作為生物濾池的硝化級(jí)固定床反應(yīng)器向下貫流，這一事實(shí)，從安裝的水泵功率和裝置的緊湊結(jié)構(gòu)來(lái)看，是具有優(yōu)點(diǎn)的。
在本發(fā)明裝置的進(jìn)水口，除了上述的沉淀室以外，還可裝有其它用力學(xué)方法分離固體物的裝置，而且尤其是過(guò)濾器，又以薄膜過(guò)濾器或微孔篩為佳。分離固體物的作用是，從待處理的水中除去大到粗大的固體物，小到以膠體形態(tài)存在的雜質(zhì)，并使之不介入各微生物水處理級(jí)。在該裝置的出水口，同樣也可安裝用力學(xué)法分離固體物的裝置。舉例來(lái)說(shuō)，可采用的方法有使集水池本身構(gòu)成沉淀容器，或者在集水池之后配備一個(gè)沉淀池。作為選擇方案或輔助措施，也可在出水口對(duì)已處理過(guò)的水進(jìn)行過(guò)濾或使之通過(guò)微孔篩。所以，就從水中完全除去因微生物水處理而產(chǎn)生的固體物，尤其是從固定床反應(yīng)器中帶出的生物淤皮。
位于脫硝區(qū)的固定床反應(yīng)器，最好是一整體結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件是由封閉的各隔離片間向上流動(dòng)的多個(gè)流體通道所構(gòu)成。相反地，位于硝化區(qū)的固定床反應(yīng)器則最好由多個(gè)互相連接并在其間圍成交叉流體通道的隔離片組成。當(dāng)然也可采用其它形狀的隔離片。隔離片最好由拉制塑料膜構(gòu)成。它們有一個(gè)限定流體通道、極適于微生物繁殖的巨大表面。
作為選擇，可將固定床反應(yīng)器中的一個(gè)或二個(gè)制成流化床反應(yīng)器。
導(dǎo)向本發(fā)明裝置的進(jìn)水管可同裝在沉淀室中的分配器相連。從而可將水均勻分配，并可有效地利用位于脫硝區(qū)的第一固定床反應(yīng)器。
最好從沉淀室底部引出一根沉積物排放管，借此可在需要時(shí)以費(fèi)用低的方法排出沉淀下來(lái)的固體物，其中包括特別是從第一固定床反應(yīng)器中脫落下來(lái)的生物淤皮。在將集水池制成沉淀容器時(shí)，同樣在其底部安裝一根沉積物排放管，是可取的。
在第二固定床反應(yīng)器的下端應(yīng)使空氣在集水池上方進(jìn)入。從而同樣以費(fèi)用低的方法，不需鼓風(fēng)機(jī)即能確保空氣按升氣效應(yīng)進(jìn)入位于硝化區(qū)的第二固定床反應(yīng)器。
本發(fā)明的裝置最好是整體連接在緊密標(biāo)準(zhǔn)組合件的一側(cè)上。從而可毫無(wú)麻煩地將符合所需容量的一些標(biāo)準(zhǔn)組件并聯(lián)安裝在一起。
本發(fā)明可借下面的附圖
來(lái)進(jìn)一步闡明，附圖中示出了微生物水處理裝置的示意圖。
在該裝置中有一個(gè)機(jī)械過(guò)濾器10，例如以板式過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)，在其中按板式過(guò)濾器微篩孔的大小除去水中的粗大固體物。不用過(guò)濾器10，也可用另外的機(jī)械分離器，尤其是微孔篩。從過(guò)濾器或微孔篩10出來(lái)的水借水泵12以高壓輸?shù)剿幚順?biāo)準(zhǔn)組合件14，經(jīng)其進(jìn)水口16抵達(dá)分配器18，該分配器位于沉淀室20中。在分配器上方裝著第一固定床反應(yīng)器22，水的微生物脫硝在其中進(jìn)行。固定床反應(yīng)器22由隔離片24構(gòu)成。隔離片由拉制的塑料膜制成，并在其間圍成周邊式向上的流體通道26。分配器18裝在固定床反應(yīng)器22下側(cè)28的一定距離上。其作用是，使水通過(guò)它分配到沉淀室20的整個(gè)橫截面上。在此情況下，水流形態(tài)相對(duì)平穩(wěn)，以致水中還含有的懸浮固體物和從固定床反應(yīng)器22脫落下來(lái)的生物淤皮有機(jī)會(huì)逆上升水流而沉淀。沉淀室20至少有一面斜壁30向下縮小。沉淀室的楔形或錐形促使渦流產(chǎn)生，便于固體物附聚并凝集。在沉淀室20的底上、有一根淀積物排放管32，積聚的淤渣定期經(jīng)此排出。
限定流體通道26的隔離片24，其表面構(gòu)成固著的微生物的繁殖區(qū)，這些微生物在缺氧條件下進(jìn)行微生物凈水處理，包括脫硝。在此情況下，水中所溶的硝酸鹽變成氣態(tài)氮。從原理上講，微生物在水中無(wú)溶解氧時(shí)，呼吸硝酸鹽中的化合氧，從而使硝酸鹽還原，并變成氣態(tài)氮。同時(shí)，也處理了水中所溶的有機(jī)碳。
第一固定床反應(yīng)器22的上方裝有泄水槽34，它將水經(jīng)由噴水管36輸給接在后面的硝化級(jí)。噴水時(shí)，例如可用噴嘴朝上的灑水器那樣噴灑方式，將水滴落在一個(gè)緩沖盤(pán)上或滴落在多個(gè)緩沖盤(pán)以及其它等等形成的階梯式人工瀑布上來(lái)噴水，將水以不連續(xù)的水流分散開(kāi)來(lái)。此時(shí)，除去了水中所溶的氣體，尤其氮和二氧化碳，同時(shí)水中還富集了空氣氧。在第一固定床反應(yīng)器22的旁邊裝有一個(gè)與之隔開(kāi)的第二固定床反應(yīng)器38，水在其中慢慢向下流淌。該第二固定床反應(yīng)器38是一個(gè)生物濾池，它同樣由隔離片40構(gòu)成，隔離片由拉制塑料膜制成。同具有周邊式向上流體通道的第一固定床反應(yīng)器22相反，第二固定床反應(yīng)器38的隔離片40之間所形成的流體通道42則迂回交錯(cuò)，從而確保向下滴流的水能橫向分布，而且滯留時(shí)間長(zhǎng)。
在第二固定床反應(yīng)器38的下方有一個(gè)集水池44，其尺寸的確定，要使其中所積存的水和第二固定床反應(yīng)器38的下側(cè)46之間留有空氣間隙48，外界空氣可以進(jìn)入該間隙中，如箭頭50所示。這樣就可按升氣效應(yīng)以向上的氣流向第二固定床反應(yīng)器38供給空氣氧。在第二固定床反應(yīng)器38中，借繁殖于隔離片40表面上的微生物，在有氧條件下進(jìn)行水的硝化，此時(shí)氨經(jīng)由亞硝酸鹽分解(氧化)成硝酸鹽。
集水池44有一個(gè)向下傾斜的池底52，從其最低點(diǎn)引出水處理標(biāo)準(zhǔn)組合件14的排水口54。排水口54可連通沉淀池或者連通一個(gè)過(guò)濾器或微孔篩(未示出)。也可以將集水池44本身制造成沉淀容器。
脫硝區(qū)及/或硝化區(qū)的固定床反應(yīng)器22、38也可用其它形狀的隔離片或載體材料來(lái)制成，或者制成流化層反應(yīng)器(未示出)。該水處理標(biāo)準(zhǔn)組合件14整體連接在一側(cè)上，從而可以將根據(jù)所需容量的多個(gè)平行布列的水處理標(biāo)準(zhǔn)組合件14成列安裝。
附圖標(biāo)號(hào)一覽表10過(guò)濾器、微孔篩12泵14水處理標(biāo)準(zhǔn)組合件16進(jìn)水口18分配器20沉淀室22第一固定床反應(yīng)器24隔離片26流體通道28下側(cè)30斜壁32淀積物排放管34泄水槽36噴水管38第二固定床反應(yīng)器40隔離片42流體通道44集水池46下側(cè)48空氣間隙50箭頭52池底54排水口
權(quán)利要求
1.微生物處理水的方法，其特征在于，將水依次進(jìn)行力學(xué)法固體物分離、在固定床反應(yīng)器(22)中的微生物脫硝、富集氧，以及在固定床反應(yīng)器(38)中的微生物硝化。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行微生物硝化后，將水以分流形式再循環(huán)到微生物脫硝級(jí)。
3.用于實(shí)施權(quán)利要求1和2的微生物處理水，尤其除去水中氮用的裝置，其中有一個(gè)沉淀室(20)，水在高在下經(jīng)進(jìn)水口(16)輸入該室;一個(gè)裝于沉淀室(20)上方、微生物脫硝用的溢流式第一固定床反應(yīng)器22，水在其中向上貫流;一個(gè)位于第一固定床反應(yīng)器(22)上方的泄水槽(34)，它與一個(gè)噴水器(36)相連，該噴水器裝在進(jìn)行微生物硝化并構(gòu)成灑滴式生物濾池的第二固定床反應(yīng)器(38)上方;以及一個(gè)位于第二固定床反應(yīng)器(38)下方的集水池(44)，其上有一個(gè)排水口(54)。
4.權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，在進(jìn)水口(16)和/或排水口(54)中裝有機(jī)械分離固體物的裝置，尤其是過(guò)濾器(10)，以薄膜式過(guò)濾器或微孔篩為佳。
5.權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，第一固定床反應(yīng)器(22)是一整體結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件是由封閉的各隔離片(24)間向上流動(dòng)的多個(gè)流體通道(26)所構(gòu)成。
6.權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，第二固定床反應(yīng)器(38)是一個(gè)在封閉的隔離片間(40)由互相連接并在期間圍成交叉流體通道(42)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件。
7.權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，隔離片(24，40)由拉制的塑料膜構(gòu)成。
8.權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，至少有一個(gè)固定床反應(yīng)器構(gòu)成流化床反應(yīng)器。
9.權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，進(jìn)水口(16)同裝在沉淀室(20)中的分配器(18)相連。
10.權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，從沉淀室(20)的底部引出一根淀積物排放管(32)。
11.權(quán)利要求3至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在第二固定床反應(yīng)器(38)下端和集水池(44)上方有一個(gè)空氣進(jìn)口(48)。
12.權(quán)利要求3至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，集水池(44)構(gòu)成沉淀容器。
13.權(quán)利要求3至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，集水池(44)后設(shè)置一個(gè)沉淀池。
14.權(quán)利要求3至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該裝置最好整裝在緊湊標(biāo)準(zhǔn)組合件(14)的一側(cè)上。
全文摘要
水處理標(biāo)準(zhǔn)組合件(14)有一個(gè)沉淀室(20)，水在高壓下輸入其中。在沉淀室(20)之前可裝過(guò)濾器或微孔篩(10)。沉淀室(20)上方裝有微生物脫硝用的向上貫流的溢流式第一固定床反應(yīng)器(22)。水經(jīng)由泄水槽(34)和在其中脫除溶解氮并富集空氣氧的噴水器(36)，進(jìn)入第二固定床反應(yīng)器(38)，進(jìn)行微生物硝化。該反應(yīng)器構(gòu)成灑滴式生物濾池，并按空氣的升氣效應(yīng)進(jìn)行貫流。在第二固定床反應(yīng)器(38)的下方，有一個(gè)帶排水口(54)的集水池(44)。
文檔編號(hào)C02F3/04GK1040970SQ89107598
公開(kāi)日1990年4月4日 申請(qǐng)日期1989年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月16日
發(fā)明者赫爾穆特·戈埃茨, 路德維布·塞賓格, 彼得·斯坦巴哈 申請(qǐng)人:梅茨·曼海姆公司